隨著設(shè)計(jì)手段的日益更新，各專業(yè)、各環(huán)節(jié)都在著手實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。數(shù)據(jù)是新一輪改革創(chuàng)新的生產(chǎn)資料，軟件是生產(chǎn)工具。生產(chǎn)工具之間的數(shù)據(jù)壁壘是阻礙數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的障礙，也是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的一個(gè)痛點(diǎn)。對(duì)于火力發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計(jì)而言，以往的布置設(shè)計(jì)是以初步設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過(guò)在CAESAR Ⅱ中進(jìn)行管道建模、應(yīng)力分析驗(yàn)證管道、支吊架布置的合理性。但是，為了實(shí)現(xiàn)與各專業(yè)間的實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)協(xié)同，勢(shì)必要求布置模型必須整合在一個(gè)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)上，對(duì)于管道設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，意味著要在數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)和分析軟件中重復(fù)建模，而且需要保證兩者的一致性。所以，打通分析軟件、支吊架設(shè)計(jì)軟件和數(shù)字化平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)壁壘，是減少反復(fù)建模、反復(fù)錄入數(shù)據(jù)、保證設(shè)計(jì)與模型一致性的前提條件。本文將解析如何運(yùn)用數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的傳遞與充分利用，組成合理的管道、支吊架數(shù)字化設(shè)計(jì)流程，生成完整的設(shè)計(jì)圖表和數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目目標(biāo)

第一，通過(guò)開發(fā)數(shù)據(jù)接口，打破數(shù)據(jù)壁壘，幫助設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在軟件之間的多次傳遞，減少管道、支吊架反復(fù)建模工作量。

第二，模型和設(shè)計(jì)參數(shù)整合到統(tǒng)一的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目整體數(shù)字化移交。

開發(fā)思路

流程設(shè)計(jì)

首先在Smart 3D中完成管道建模，包括管道、管件、閥門、儀表、邏輯支吊點(diǎn)。對(duì)于不需要做應(yīng)力分析的管道，直接從Smart 3D中抽取邏輯支吊架的坐標(biāo)信息、吊架類型，導(dǎo)入Echart軟件進(jìn)行支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)于需要進(jìn)入CAESAR Ⅱ做應(yīng)力分析的管道，以PCF作為數(shù)據(jù)交換的格式，直接輸出管道的PCF文件導(dǎo)入CAESAR Ⅱ中。通過(guò)在CAESAR Ⅱ中做靜態(tài)、動(dòng)態(tài)應(yīng)力分析，對(duì)支吊架點(diǎn)位和支吊形式等參數(shù)進(jìn)行修改，直至滿足設(shè)計(jì)需求。通過(guò)插件將邏輯支吊架點(diǎn)位、形式等參數(shù)返回到Smart 3D中，替換原Smart 3D中管道及邏輯支吊架的模型。然后，將三維平臺(tái)中的邏輯支吊架坐標(biāo)、支吊架設(shè)計(jì)參數(shù)以PCF文件的格式傳遞給Echart中做支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)Import Echart 3D Data 和Location Equipment兩個(gè)插件把支吊架物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果傳遞到三維平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)組裝、定位物理支吊架的工作，并且應(yīng)用Smart 3D的碰撞檢查功能檢查碰撞。如果驗(yàn)證方案不可行，則回到起始修改邏輯支吊架重復(fù)以上步驟；驗(yàn)證方案可行后，在Smart 3D中生成支吊架點(diǎn)位平面圖、支吊架應(yīng)力分析結(jié)果報(bào)告、支吊架詳細(xì)安裝圖、零部件清冊(cè)等。

在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，最關(guān)鍵的步驟是數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)據(jù)傳遞的完整性直接影響了設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)效率。整個(gè)流程中有4次數(shù)據(jù)傳遞，Smart 3D與CAESAR Ⅱ之間的模型數(shù)據(jù)雙向傳遞、Smart 3D與Echart之間的數(shù)據(jù)雙向傳遞。

接口設(shè)計(jì)

在管道信息從Smart 3D傳遞到管道應(yīng)力分析軟件和支吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件時(shí)，采用了PCF數(shù)據(jù)傳遞標(biāo)準(zhǔn)。首先，編譯CAESAR Ⅱ安裝路徑下的PCF配置文件，使Smart 3D中的管件材料、支吊架參數(shù)、單位、SIFs因子信息與CAESAR Ⅱ中的參數(shù)對(duì)應(yīng)。生成PCF文件時(shí)，通過(guò)編輯Iso Stress模板，定制輸出的屬性內(nèi)容，例如，管道材料、通徑、最大運(yùn)行溫度、最大運(yùn)行壓力等，見(jiàn)圖1，實(shí)際生成的PCF文件中支吊架的參數(shù)信息見(jiàn)圖2。

由于Smart 3D是設(shè)計(jì)協(xié)同的核心平臺(tái)，在CAESAR Ⅱ中修改過(guò)的管道模型和支吊架點(diǎn)位、參數(shù)仍然需要返回到Smart 3D中去更新模型。設(shè)計(jì)人員也習(xí)慣直接在CAESAR Ⅱ中修改模型，因此，我們匹配了兩個(gè)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)信息。通過(guò)在Smart 3D中運(yùn)行插件讀取CAESAR Ⅱ生成的mdb文件，給管道模型賦予材料、壓力等mdb文件中沒(méi)有的參數(shù)（圖3），程序自動(dòng)在Smart 3D上組件管道模型、邏輯支吊架模型，并且將支吊架應(yīng)力分析結(jié)果反饋到邏輯支吊架上。自動(dòng)組件的管道模型具有連接關(guān)系、邏輯支吊架繼承應(yīng)力分析參數(shù)，為后續(xù)設(shè)計(jì)出圖提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，效果見(jiàn)圖3、圖4。

在Smart 3D與Echart數(shù)據(jù)互導(dǎo)的過(guò)程中，也使用PCF文件格式傳遞數(shù)據(jù)。Echart會(huì)根據(jù)PCF文件中Support的數(shù)據(jù)生成支吊架信息。圖5為自動(dòng)生成支吊架的明細(xì)信息，對(duì)比圖2發(fā)現(xiàn)，圖5中非零參數(shù)均是從PCF文件中讀取的，減少二次輸入數(shù)據(jù)的工作。

在這個(gè)基礎(chǔ)上結(jié)合CAESAR Ⅱ的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，需要在Smart 3D中進(jìn)行檢查碰撞、生成安裝詳圖等工作。通過(guò)程序讀取Echart生成的支吊架3D數(shù)據(jù)表信息，見(jiàn)圖6，數(shù)據(jù)包括支吊架零部件編號(hào)（符合發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計(jì)手冊(cè)D-ZD2010）、尺寸信息、支吊架根部坐標(biāo)、管部坐標(biāo)、角度等，對(duì)應(yīng)插件中不同類型的建模代碼；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組裝，自動(dòng)定位整體支吊架，免去了支吊架二次建模和定位的工作，為在三維平臺(tái)生成設(shè)計(jì)圖表提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。圖7為自動(dòng)組裝定位的支吊架模型，圖8為支吊架安裝詳圖。

圖1 定義Iso Stress模板

圖2 PCF文件中邏輯支吊架的參數(shù)信息

圖3 CAESARⅡ模型導(dǎo)入Smart 3D界面

圖4 CAESARⅡ模型導(dǎo)入Smart 3D效果對(duì)比

圖5 Echart中的支吊架明細(xì)信息

圖6 Echart生成的3D數(shù)據(jù)表

圖7 自動(dòng)組裝定位的支吊架零部件

圖8 支吊架安裝詳圖

結(jié)語(yǔ)

Smart 3D擁有更龐大、更開放的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)定制各種形式的標(biāo)簽，能定制出符合各種需求的圖表模板，如管道布置圖、ISO圖、支吊架點(diǎn)位圖、支吊架安裝圖、管道材料清冊(cè)、支吊架清冊(cè)等。甚至可以根據(jù)業(yè)主需求，統(tǒng)計(jì)某個(gè)型號(hào)管件的個(gè)數(shù)、凈重、管系、坐標(biāo)等參數(shù)。

完整、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了無(wú)限的可能性，但同時(shí)也要求設(shè)計(jì)人員錄入更加龐大、精確的數(shù)據(jù)。遵守?cái)?shù)據(jù)復(fù)用的原則，通過(guò)無(wú)損的數(shù)據(jù)接口，可以最大程度地減少設(shè)計(jì)人員的數(shù)據(jù)錄入量和錄入次數(shù)。例如，管道的模型信息和邏輯支吊架信息在Smart 3D、CAESAR Ⅱ和Echart中如果能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步的話，就能減少設(shè)計(jì)人員的數(shù)據(jù)手動(dòng)同步工作。

通過(guò)模型數(shù)據(jù)傳遞協(xié)議、自定義開發(fā)接口，將管道設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的林林總總的各個(gè)階段的數(shù)據(jù)匯總到一個(gè)開放的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的便捷查看、反復(fù)調(diào)取，延長(zhǎng)了數(shù)據(jù)的生命周期。未來(lái)，我們將會(huì)繼續(xù)以數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)接口把更多工具軟件整合起來(lái)，打通傳統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換數(shù)字化設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生的痛點(diǎn)，使數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)中發(fā)揮更大的作用。